Pesquisadores da UFC constroem turbina eólica de pequeno porte

Agência Funcap - 04/03/2010

A turbina, desenvolvida por um grupo de pesquisa em engenharia mecânica da Universidade Federal do Ceará, já está em fase final de fabricação e deve ser testada no próximo semestre.

Desde o início da geração de energia obtida através dos ventos no Ceará, na década de 1990, turbinas eólicas gigantescas, com mais de 60 metros de altura, passaram a fazer parte do cenário do estado – principalmente na faixa litorânea. No entanto, esse tipo de geração também contempla aerogeradores de pequeno porte, capazes de fornecer eletricidade para demandas de baixa intensidade. Essa realidade, ainda pouco comum no Brasil, já é uma alternativa de baixo custo para usuários individuais ou de pequenas comunidades em várias partes do mundo.

Para tornar a tecnologia de aerogeradores de pequeno porte mais acessível no país, um grupo de pesquisa do Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica (Posmec), da Universidade Federal do Ceará (UFC), iniciou, há aproximadamente três anos, um estudo sobre aerodinâmica de pás. Como resultado do trabalho, foi desenvolvida uma turbina que está na fase final de fabricação  e deve ser testada no próximo semestre.

De acordo com o professor Paulo Rocha, responsável pelo projeto, a meta é possibilitar uma opção acessível de geração de energia limpa para usuários de pequenos empreendimentos ou comunidades  com poucos imóveis. O equipamento em construção, com cerca de 5 metros de altura, deverá ser capaz de produzir até 1 kilowatt. A meta é, a médio prazo, construir equipamentos que forneçam até 10 kilowatts. – o suficiente para alimentar uma pousada ou 10 residências com equipamentos básicos. Para efeito de comparação, as torres destinadas às grandes aplicações têm até 120 metros de diâmetro e geram até 2 megawatts.  

Até agora, testes realizados em um túnel de vento construído em um dos laboratórios do Posmec, com uma turbina de alguns centímetros de altura, conseguiram resultados satisfatórios, segundo o professor. “As turbinas de grande porte conseguem um aproveitamento de 40% da energia gerada pelo vento. Nós chegamos a uma faixa entre 14% e 20%”, diz.

Ele revela que um dos principais desafios é o dimensionamento estrutural. O sistema de pás precisa ser leve para funcionar bem na velocidade média do vento no litoral cearense (entre 7 e 9 metros por segundo) e preparado para enfrentar as rajadas nos períodos mais intensos, onde o máximo pode chegar 15 m/s. Além disso, o desenho das pás influi no rendimento. Para fazer os testes, o grupo vai construir três conjuntos de pás, com perfis aerodinâmicos diferentes, para avaliar qual delas tem o melhor desempenho.

Esse perfil aerodinâmico é um dos principais componentes para desenvolver um sistema que consiga absorver uma quantidade satisfatória de energia do vento. Para isso, serão usados perfis pré-estabelecidos pelo National Advisory Committee for Aeronautics (NACA), um órgão americano que desenvolveu vários padrões de asa para aviões – muito do que foi estabelecido para as asas também vale para as pás dos aerogeradores. Além disso, a torre criada pelos pesquisadores prevê o embandeiramento, recurso que permite às pás um giro em direção à linha paralela ao vento. Paulo explica que isso protege o sistema contra rajadas de vento muito intensas, fenômeno que ocorre no Ceará durante alguns meses e leva a velocidade a picos de 15 m/s.

No caso das torres de grande porte, o material predominante nas pás e na nacele (a cobertura do eixo da hélice), é a fibra de vidro e de carbono, que é leve e apresenta grande resistência mecânica. Para baratear custos, o projeto do Posmec usa fibra de vidro no revestimento e coloca fibra de carbono apenas na estrutura interna das pás. O material da nacele ainda não foi definido. Nos testes iniciais, ela será de aço.

As primeiras avaliações com uma torre próxima do modelo definitivo serão feitas nos próximos meses, na Praia do Presídio, a cerca de 50 km de Fortaleza. Por enquanto, não é possível estimar os custos de produção em larga escala, pois os materiais a serem usados ainda estão sendo definidos. O professor ressalta que o grupo já é procurado por alguns proprietários de pequenos empreendimentos, que ficaram sabendo do estudo e se interessaram pela alternativa de geração de energia limpa e mais barata. No entanto, a meta é seguir o ritmo previsto, visto que o objetivo é dar oportunidade para que a equipe envolvida – dois professores, um aluno de pós-doutorado, dois de mestrado e quatro de iniciação científica – possa obter o máximo de conhecimento possível com a pesquisa.

Tecnologia já é comum em outros países

No Brasil, a geração de energia elétrica a partir do vento é mais conhecida através dos grandes empreendimentos. Mas já existem casos de empresas que oferecem alternativas para usuários com pequena demanda. Uma delas é a Altercoop (www.altercoop.com.br), que oferece equipamentos entre 3 mil e 68.000 reais, fora os acessórios e o custo com transporte e mão-de-obra. Segundo a fabricante, seus equipamentos usam fibras e resinas naturais como sisal, fibra de coco e juta. As peças metálicas são feitas de aço inoxidável. São vendidos três modelos, com geração de 500, 1.000 e 15 mil watts, respectivamente.

Em outros países, no entanto, é possível montar em casa a própria turbina usando manuais disponíveis (em inglês) na Internet. Basta colocar, no Google ou em outro mecanismo de busca, a expressão “how to build a wind turbine” que vários resultados aparecem, com especificações dos materiais (alguns são bem inusitados, como madeira e MDF) e vídeos mostrando como fazer a montagem.

Funcap apoia o projeto através de dois editais

O grupo de estudo do Posmec recebe o apoio da Funcap através de dois editais. O primeiro foi o do Programa Primeiro Projeto (PPP), que permitiu a compra dos equipamentos de medição usados para aferir o desempenho dos aerogeradores. Na fase de testes, eles são essenciais porque não são usados geradores de energia elétrica. As avaliações são feitas através de simulações e modelos matemáticos.

Recentemente, o grupo também foi contemplado com o de Pesquisa e Infra-Estrutura Laboratorial, lançado em junho do ano passado. Ele contempla o fornecimento de recursos para itens como material de consumo, componentes e peças de reposição de equipamentos, licenças  de software, instalação, recuperação e manutenção de equipamentos.

A empresa MPX também está colaborando com o projeto, com apoio à aquisição de equipamentos e materiais de consumo através de convênio com a UFC.